Hier stelle ich die Nachrüstung einer Fernbedienung und ein bisschen High-End Update eines HiFi-Vollverstärkers vor.
Innenansichten meines Kenwood-Hifi-Verstärkers KA-990V vor der Nachrüstung meines Picsel - Fernbedienung für Verstärker-Projektes (Fernbedienung für Quellenwahl und Lautstärke) und dem High-End-Update (Tausch von Dioden und Opamps).
Projektstatus:
Status: Fertiggestellt (Betrieb seit März 2006)
Der "Innenraum"
Die Front-Leiterplatte mit den Quellenumschaltern vor dem Umbau
Die Quellenschalter sind jeweils 4xUm: 2x Audiosignal, 1x LED, 1x unbenutzt. Die LED-Schaltung ist etwas ungewöhnlich: Die Versorgung geschieht über *eine* Konstantstromquelle - LEDs, die nicht an sind, werden durch den Schalter überbrückt, ansonsten liegen sie alle in Reihe geschaltet hintereinander.
Der Schaltplan des ALPS-Potis mit Mittelabgriff
Tja, das ist natürlich eine Überraschung: Das Lautstärke-Poti hat einen Mittenabgriff! Ein vierpoliges Poti! Grrr. Die Jungs bei Kenwood haben ja tolle Ideen: Über den Mittelabgriff wird die Loudness- Funktion realisiert, indem von dort per schaltbarem Kondensator die hohen Frequenzen nach GND kurzgeschlossen werden. Im aktuellen ALPS-Lieferprogramm finden sich solche Spezialpotis nicht mehr - also werde ich auf die Loudness-Funktion (wie bisher auch) verzichten.
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Die drei Tape-Schalter vor (oben) und nach (unten) der Modifikation
Da die drei TAPE-Wahlschalter mit Aufsteck-Kappen direkt zur Frontplatte durchgehen, benutze man sie auch für den Umbau weiter. Allerdings muss man die gegenseitige Auslösung (im Bild bei den Schaltern oben noch zu sehen) entfernen, so dass aus den Schaltern Taster werden. Um die Schalter zu separieren muss man sie leider erst auslöten. Die beiden für die Audiosignale genutzen Kontakte schaltet man am besten parallel und nutzt sie für Picsel. Die LEDs werden entfernt und in Zukunft von Picsel gesteuert, ich habe dafür einen kleinen Leiterplattenstreifen benutzt, der LEDs und Schalter mit Picsel verbindet.
Die Front-Leiterplatte, vorbereitet für Picsel (Klicken für Großbild)
Die fünf Schalter für Phono/CD/Tuner/Aux/Tape haben separat in der Frontplatte gelagerte Tastenkappen, so dass man sie komplett entfernen und durch neue Taster auf der Picsel-Leiterplatte ersetzen kann. Auch die LEDs sowie der Flachbandkabelverbinder für die Audiosignale wandern auf die Picsel-Leiterplatte.
Lage der Picsel-Leiterplatte auf der Front-LP (Klicken für Großbild)
Die erst teilweise bestückte Picsel-Leiterplatte in ihrem zukünftigen Bauraum auf der Front-LP. Picsel wird mit 7 Kunststoffschrauben und Abstandshaltern an der Front-Leiterplatte befestigt. Wenn man die beiden Leiterplatten nah aneinander hält, braucht man auch die Taster auf Picsel nicht kürzen.
Die Bauteile des diskret aufgebauten Spannungsreglers direkt unter dem Spannungsversorgungs-Stecker der Front - LP kann man komplett entfernen, da wir das Fenster der völlig unnötigen "Operating"-Anzeige sowieso für den IR-Empfänger brauchen. (Der Transistor nebst einiger Dioden war bei meinem Kenwood eh abgefackelt - Kunststück ohne ausreichende Kühlung..)
Altes und neues Poti im Größenvergleich
Belegung des original-Folienleiters und des neuen Flachbandkabels von der Verstärker-Rückseite
Den Folienleiter, der die Eingangsbuchsen auf der Rückseite mit der Front-Leiterplatte verbindet, muss man durch ein Flachbandkabel ersetzen, da man jetzt um das Motorpoti herum muss - und dafür ist der Folienleiter zu starr und zu kurz. Die Folienverbinder auf Front- und Rückseiten-LP muss man also auslöten und auf der Rückseiten-LP einen 90-Grad Wannenstecker mit halb versetzten Pins einlöten. Damit im Flachbandkabel der linke und rechte Kanal immer durch das jeweilige GND getrennt bleiben, muss man ein Tape-C-Signal etwas umrangieren.
Der neue Wannenstecker auf der Rückseiten-LP
Das Aux-Signal im Kabel ist das Signal vom Rückseiten-Anschluss - das Signal aus dem Flachbandkabel muss also erst noch auf die alte Front-LP verdrahtet werden, da dort noch zwischen dem Rück- und Frontseitigen Aux-Anschluss gewählt werden kann - und von dort erst auf das Aux-Relais auf Picsel.
Das Signal mit der Bezeichnung "Source" führt das aus Phono/CD/Tuner/Aux ausgewählte Signal für den Rec-Source-Umschalter zurück zur Rückseite.
Prinzipschaltung der Relais, alle Kontakte im unbetätigten Zustand
So werden die Kontakte der Relais beschaltet. Der Original-Quellenumschalter legt die Tuner-Eingänge im ungeschalteten Zustand zwar auf Masse, aber das wollte ich nicht nachmachen. Ausserdem gibt es für Tape A noch zwei 100k-Widerstände gegen Masse: fü den einen Kanal direkt auf der Leiterplatte an der Verstärker-Rückseite, für den anderen auf der Front-Leiterplatte. Warum auch immer... ich habe beide entfernt.
Scan der Leiterplatten-Rückseite mit Lage der Signale (Klicken für Großbild)
Für das Motorpoti muss man ein Stück der Leiterplatte aussägen, da das Getriebe nach hinten herausragt. Die Leitungen, die man dafür auf dem PCB durchtrennt, muss man durch kurze Kabelstücke ersetzen. Hier gibt es noch ein JPG der Leiterplatte in grösserer Auflösung ohne Beschriftung, wenn man über die Flächenfüllfunktion eines Grafikprogrammes einzelne Leiterbahnen verfolgen will.
Der Ausschnitt in im vorderen Gehäuse für das Motorpoti
Auch aus der Metallwand zwischen "Innenraum" des Verstärkers und der Front-LP muss man ein Stück aussägen, damit das Getriebe des Motorpotis Platz hat: In den Ausschnitt-Ecken 10mm-Löcher bohren, dann mit Metallsägeblatt und Stichsäge, dannach unbedingt die Kanten entgraten und am besten mit Isolierband umkleben! Glücklicherweise kollidiert das Getriebe nach hinten nicht mit der im Innenraum hochkant stehenden Leiterplatte.
Befestigung des Spannungsreglers mit Isolierfolie etc. an der vorderen Gehäusewand
Anschluss der Picsel-Spannungsversorgung am Verstärker-Trafo
Die Spannungsversorgung von Picsel schliesst man am besten direkt an die 20V Wechselspannung aus dem Verstärkertrafo an (zwischen einem der "20V AC"-Pins und dem Pin "MP"). Der Verstärker nutzt die 20V in Mittelpunkt-Schaltung und macht daraus +/-30V Hilfsspannung (geglättet mit 2x1.000uF/35V) für die "Operating"-Glühbirnchen auf der Front sowie eine geregelte symmetrische Spannung für den u.a. für den Magnet-Vorverstärker.
Bei der Gelegenheit: Die beiden 10.000uF/71V-Ladekondensatoren werden mit rund 67V betrieben... das ist *arg* knapp ausgelegt. Wer den Verstärker offen hat, sollte darüber nachdenken, ob er sie nicht durch 80V- oder 100V- Typen ersetzt. Bei mir war einer der beiden Kondensatoren schon ausgelaufen...
Fertig angeschlossener Picsel mit IR-Empfänger
Den IR-Empfänger platziert man mit dem RC-Glied auf einer separaten Leiterplatte, die man mit Montageschrauben auf Abstand an der Stelle der "Operating"-Anzeige montiert. Mit Nitro-Verdünnung kann man die blaue Lackerierung der Frontscheibe entfernen, so dass der TSOP1736 auch nach draussen sehen kann. (Am besten mal ins Datenblatt gucken, wo die IR-Empfindliche Fläche ist!)
Jetzt nur noch alles wieder zusammenschrauben, einschalten - und in Zukunft bequem vom Sofa aus Musik hören!
Letzte Änderung: 02.05.2006 Status: Abgeschlossen und getestet
Mit einigen kleinen Eingriffen kann man dem Bauteilmässig etwas angegrautem KA-990 etwas auf die Spünge helfen. Ich habe bewusst Ersatztypen gewählt, die man auch gut bekommt, z.B. bei Reichelt
Übersicht über die einzelnen Verbesserungspunkte
Umrüstung auf Schottky- bzw. Ultrafast-Dioden als Gleichrichter:
Eigentlich denkt man ja, dass eine normale Si-Diode bei 50Hz ausreichen sollte, aber die Tücke steckt im Detail: Immer nach Wechsel der Polarität an der Diode braucht eine Universaldiode ein Weilchen, bis sie wirklich sperrt. Der dabei fliessende Strom in die Rückwärtsrichtung entlädt zum einen den Siebelko (was zu vernachlässigen ist), zum anderen produziert sie in dem Moment, in dem sie dann nun wirklich sperrt aber höherfrequente Störungen, die man auf einem Scope sehen kann, der Highender hört sie daher... ;-)
Der KA-990V ist so eine Art Class-G-Verstärker, (->Wikipedia) d.h. eine Endstufe im AB-Betrieb, bei der die Versorgungsspannungen in Abhängigkeit von der Eingangssignalamplitude zwischen +/-35V und +/-67V umgeschaltet wird, um die Verluste durch den Ruhestrom klein zu halten. Bei normaler Zimmerlautstärke liegt eigentlich nur die niedrigere Versorgungsspannung an, daher lohnt sich der Diodentausch hier besonders. Der Entzerrer-Vorverstärker für den Phono-Eingang wird über eine komplett separate Hilfsspannung von +/-30V gespeist, auch hier lohnt sich der Diodentausch.
- (A) Die Dioden D39-D42 für die +/-35V der Endstufe: Originaltyp S3V20 von Shindengen 3.5A/200V
Findet man per google nie, da nur S3V die Typbezeichnung ist, die Zahl dahinter ist der Datecode, die Spannungsfestigkeit ist durch die Farbe der Kathodenkennzeichnung codiert... Rot: 200V. Bei mir steht S3V66 drauf.
Zur Spannungsfestigkeit eines Ersatztyps: 35V * 2 * sqrt(2) = 99 V (siehe Tietze/Schenk: "doppelte Mittelpunktschaltung"). Ich habe die MUR 420 von Motorola (Ultrafast 4A/200V mit 25ns recovery time) als Ersatz genommen - und das klingt gut. - (B) Die Brücke D43 für die +/-67V der Endstufe: Originaltyp D5FB20 von Shindengen Brückengleichrichter 5A/200V
Tja... dass Teil ist sehr knapp dimensioniert: 70Veff * 2 * sqrt(2) = 198 V! (wieder Tietze/Schenk)
Bei 200V wird die Luft für Schottky-Dioden auch schon recht dünn, da muss wohl ebenfalls eine Ultrafast-Diode herhalten: MUR840 (Ultrafast 8A/400V) allerdings ist die im Peak-Strom nicht so belastbar wie das Original. - (C) Die Dioden D35-D38 für die +/-30V Hilfsspannung: Originaltyp 1A1 (Universaldiode 50V 1A, Shindengen hat sie 1989 abgekündigt) ersetzen durch MUR115 (Ultrafast 1A/150V z.B. On Semiconductor), sie ist in eigentlich allen Werten überlegen.
Ersatz der alten Ladeelkos durch modernere und genügend spannungsfeste: Vorher aber nochmal die Polarität im Verstärker prüfen, verpolte Elkos geben ein tolles Feuerwerk ab!!!
Die Original Kenwood/ELNA-Caps sind schon garnicht so schlecht - wahrscheinlich kann man hier erst mit Slit-Foil oder T-Network-Cs eine Verbesserung erzielen, das war mir dann aber zu teuer. Mir war nur wichtig, einen der schon optisch angeschlagenen Kondensatoren für die 67V-Versorgung zu ersetzen. Die Elkos habe ich mit einem HP4284 Precision LCR bei 20 Grad vermessen.
- (D) Die beiden 10.000uF/71V - Becher habe ich durch Elkos der 053er-Serie von BC Compononents mit 10.000uF/100V (Datenblatt: ESR@100Hz = 26mOhm, gemessen: 22mOhm, Q=7,3) ersetzt.
Kabelfarben und Anschlusspunkt an der Leiterplatte: Lila(7) und Grün(5) sind PLUS, Grau(8) und Blau(6) sind MINUS.
Die alten Elkos hatten trotz Beschädigung immernoch 9.900uF, ESR@100Hz etwa 18mOhm, Q=9,9. Das sind schon garnicht so schlechte Werte, allerdings war einer schon ausgelaufen, nur deswegen ist der Tausch anzuraten. - (E) Die beiden 10.000uF/56V - Becher kann man bei Bedarf durch 10.000uF/63V (Datenblatt: ESR@100Hz = 37mOhm, gemessen 22mOhm) der gleichen Serie ersetzen wenn die Originale defekt sind.
Kabelfarben und Anschlusspunkt an der Leiterplatte: Orange(3) und Braun(1) sind PLUS, Gelb() und Rot(2) sind MINUS.
Die Originale sind hier allerdings spannungsfest genug und von den Werten (9.9800uF ESR@100Hz=12mOhm, 20° Raumtemp) auch besser als der oben genannte Ersatztyp...
Ersatz des Opamps IC1 NJM4560 im "Tone Control" auf der Front-Leiterplatte:
- (F) Durch den etwas besseren NJM4580 von New Japan Radio, dazu noch je einmal 100nF Keramisch parallel zu C101 und C102 an der +/-16V-Versorgung. Ich habe bei NJR nachgefragt, der 4580 wird wirklich als Upgrade zum 4560 empfohlen, hier die Produkt-Roadmap dazu.
Ja, ich weiss, "High-End" ist das nicht wirklich, aber eine leichte Verbesserung ist ja auch schon was. - (G) Noch besser als ein NJM4580 ist der Ersatz durch einen dedizierten Audio-OP - meine Wahl: der OPA2604 von Burr-Brown. Die Widerstände R177 und R178 auf der Hauptleiterplatte sollte man bei der Gelegenheit durch 2W-Typen mit 1K2 ersetzen, der Stromverbrauch des Burr-Brown übersteigt den des Originaltyps um mehr als Faktor 2. Wenn man an der Stelle ist schaden auch zwei weitere 100nF-Kerkos parallel zu C177 und C178 nicht. Auch die beiden 100nF aus (F) zwischen +/-Ub und GND parallel zu C101 und C102 müssen unbedingt eingebaut werden!
Abgesehen von den in vielen Foren gelobten Klangeigenschaften des OPA2604 kann man auf dem Scope sehen, dass die Verzerrungen, die das NJR-Original einbringt nun entfallen. Eine Schwingneigung entfaltet der OPA2604 im KA-990 ebenfalls nicht.
Mit den 1k2-Widerständen fließt kaum noch ein Strom durch die Zener-Dioden, die leider umso mehr rauschen, je kleiner der Strom. Ich habe es trotzdem beim Originalwert von R177 und R178 belassen (allerdings 2W-Typ), da ich nicht noch mehr Leistung verbraten wollte.. Mit 1k0 ist man allerdings theoretisch besser aufgestellt.
Schaltplandetail zur Spannungsversorgung des OpAmp: Die Spannungsquellen links sind die +/-35V.
Natürlich könnte man auch alle Elkos im Signalweg durch Folientypen ersetzen, die über Z-Dioden generierte Versorgungsspannung (RAUSCH...) für "Tone Control" anders lösen, die Transistoren durch neuere rauschärmere ersetzen und und und.... Aber dann kann man sich auch einfach einen "echten" High-Ender selber bauen bzw. kaufen.
Jetzt noch das übliche: Diese Aussagen sind nach bestem Wissen getätigt, ich übernehme dennoch keine Haftung für Fehler oder deren Folgen. Jeder, der einen Umbau vornimmt sollte sich von der Korrektheit meiner Angaben selber überzeugen!
Links:
- Zum Testen von Audioschaltungen kann man Testtöne und Sweeps super mit dem NCH Tone Generator erzeugen. Die Software kann direkt auf die Soundkarte ausgeben, aber auch in ein File schreiben, so dass man sich eine Test-CD zusammenstellen kann.
Letzte Änderung Hardware: 25.05.2006 Status: Maßnahmen (A)(C)(D)(F)(G) umgesetzt und getestet; (F) ausprobiert und durch (G) abgelöst; (B)und(E) werde ich nicht realisieren.
Letzte Änderung Doku: 25.08.2006
Innenansicht mit neuen Dioden, zwei Elkos und Widerständen